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研究生:陳憲政
研究生(外文):Chen Hsien-Cheng
論文名稱:台灣地區公車改裝柴油/天然氣複合燃料系統之效益評估
論文名稱(外文):Benefit Evaluation of the Taiwanese City Bus Converted into Diesel/CNG Dual-Fuel System
指導教授:梁卓中梁卓中引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所碩士在職專班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:天然氣車輛壓縮天然氣複合燃料系統
外文關鍵詞:Natural Gas Vehicle (NGV)Compressed Natural Gas (CNG)Dual-fuel System
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為改善都會地區之空氣品質及降低對傳統石油燃料的依賴度,世界先進國家除以立法限定車用燃料成份,以及管制汽車排放廢氣之標準外,並鼓勵使用各種低污染之汽車替代性燃料。其中,以天然氣因產量豐富、價格便宜、燃燒後排放污染低、能源運用效率高及安全性,而成為替代性燃料中之主要選擇。
本論文選定台灣地區公車客運業中,數量最多之環保二期標準引擎HINO EM100-G作為探討之改裝本體,搭配國瑞LRK1MRA型式之柴油客車底盤,並藉由使用中柴油引擎公車改裝成柴油/天然氣複合燃料系統,進行改裝前、後之污染排放、噪音變化及實車性能等測試評估,以探討CNG複合燃料系統改裝成本與經濟效益。研究之結果證明,大量使用天然氣做為車輛燃料對於減少車輛排氣污染及降低社會對石油之倚賴程度具有立竿見影之成效。
整體而言,使用CNG複合燃料系統之公車較柴油公車其CO2 減量效益可達22.1%、NOX可達15.5%、而PM則更高達43.7%,在模擬市區道路測試條件下,其平均柴油能量替代率為62%。雖然柴油車改裝成為CNG複合燃料系統車輛具有改裝容易、改裝成本低、續航力大及適用於加氣站不普及地區等優點;但同時也有排氣污染改善較有限(相對於純天然氣車輛)、低負載引擎效率低、維修保養成本增加,以及同時擁有兩套燃料系統造成車輛載重減少及加速性能降低等缺點。本論文之研究成果可供政府及相關公車業者作為推展天然氣車輛之參考應用。
In order to improve the air quality in the metro area and decrease the dependence on traditional fossil fuels、advanced countries have to legislate the components of car fuels control the standards of automobile exhaust gas and encourage to use a variety of low polluting car substitution fuels. Among these fuels、natural gas is chosen to be the primary substitution fuel due to its high yield、low costs、and low pollution after combustion、high-energy efficiency and safety.
This study choose the most used environmental second-stage standard engine HINO EM100-G in the public transport industry of Taiwan region as the object for exploring modifications. Collaborating with KUOZUI diesel bus undercarriage of LRK1MRA model and by modifying in used diesel engine buses into diesel/natural gas dual-fuel system to test and evaluate gas emissions、noise variation、vehicle performance and so on before and after the modification、and further discuss the modification costs and economic effective of CNG dual-fuel System. The results of this study have proved by using natural gas as the fuels for the vehicles、it has immediate effects on decreasing car emissions and decreasing the dependence on the fossil fuel from the society. In overall speaking、buses using CNG dual-fuel System have reduced 22.1% in CO2 emissions、15.5% in NOX emissions and even 43.7% in PM. Under the simulated condition of metro on-road test、its average energy substitution rate of diesel fuel was 62%. A diesel vehicle modifies to a CNG compound combustion system car in has advantages of easy to modify、low modification costs、longer travel distance and suitable in areas where gas stations are not common and so on. However、at the same time it also has the disadvantages of limited improvement in the gas emissions (compared to pure natural gas vehicles)、low efficiency in low loading engines、increased maintenance costs、cut down of loading capacity due to having two combustion systems at the same time and reduced acceleration. The results of this study can be provided as references and applications to the governments and related bus industry to promote natural gas vehicles.
目 錄
封面內頁
簽 名 頁
授 權 書.................................................................................................................. iii
中文摘要.................................................................................................................. iv
英文摘要....................................................................................................................v
誌 謝.................................................................................................................vii
目 錄................................................................................................................viii
圖 目 錄.................................................................................................................. xi
表 目 錄................................................................................................................xiii
符號說明.................................................................................................................xv
第一章 緒論...................................................................................... 1
1.1 緣起.............................................................................. 1
1.2 文獻回顧....................................................................... 2
1.3 本文目的....................................................................... 6
第二章 天然氣車輛的種類及系統介紹........................................... 8
2.1 天然氣的組成及特性................................................... 8
2.2 天然氣車輛的種類及差異性........................................ 9
2.2.1 依天然氣儲存方式分類...................................... 9
2.2.2 依天然氣燃料供應系統分類............................ 10
2.3 柴油/壓縮天然氣複合燃料系統................................. 12
第三章 世界各國天然氣車輛法規及發展政策............................. 21
3.1 天然氣車輛的發展現況............................................. 21
3.2 世界各國天然氣車輛排放法規.................................. 22
3.2.1 美國天然氣車輛之污染排放要求.................... 22
3.2.2 歐洲天然氣車輛之污染排放要求.................... 23
3.3 世界各國天然氣車輛安全法規.................................. 24
3.3.1 美國天然氣車輛之安全要求............................ 25
3.3.2 日本天然氣車輛之安全要求............................ 27
3.3.3 德國天然氣車輛之安全要求............................ 28
3.4 世界各國鼓勵發展天然氣車輛之政策...................... 30
3.4.1 美國................................................................... 31
3.4.2 日本 .................................................................. 31
3.4.3 澳洲 .................................................................. 33
3.4.4 紐西蘭............................................................... 34
第四章 台灣地區現行天然氣車輛法規及政策............................. 40
4.1 台灣地區現行車輛排放法規...................................... 40
4.2 台灣地區現行車輛安全法規...................................... 41
4.3 台灣地區液化石油氣車輛安全管理經驗.................. 42
4.4 台灣地區CNG複合燃料系統改裝安全之管理制度建議
........................................................................................... 43
第五章 公車改裝CNG複合燃料系統前後之特性評估................. 47
5.1 規劃考量與實施方法................................................. 47
5.2 改裝套件之引進及改裝工作進行.............................. 47
5.3 加氣地點選定及天然氣管線組立配置...................... 49
5.4 暫態循環行車型態測試............................................. 49
5.5 重型柴油車粒狀污染物排放檢驗.............................. 51
5.5.1 全負載定轉速排煙測試 .................................. 52
5.5.2 無負載急加速排煙測試 .................................. 53
5.6 車輛傾斜穩定性測試................................................. 55
5.7 靜態煞車力測試......................................................... 56
5.8 噪音測試..................................................................... 57
5.9 起步及超越加速測試................................................. 59
5.10 400 公里耗油率比較測試......................................... 60
5.11 駕駛員對改裝CNG複合燃料系統公車之看法........ 62
第六章 改裝CNG複合燃料系統之效益評估................................... 87
6.1 CNG複合燃料系統之油耗、污染、噪音差異及效益評
估....................................................................................... 87
6.2 CNG複合燃料系統改裝及燃料成本分析................... 91
6.3 使用改裝CNG複合燃料系統之損益平衡點.............. 93
6.4 改裝CNG複合燃料系統與其他燃料系統公車之比較96
第七章 結論與未來展望.............................................................. 101
參考文獻..................................................................................... 105
附錄A 各國天然氣汽車燃氣系統實車檢測要求比較表............ 110
附錄B 空氣污染防製法施行細則............................................... 122
附錄C 台灣地區現行壓縮天然氣車輛改裝之安全法規整理.... 143
參考文獻
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